JPH10205784A - 温水式床暖房システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 能力設定手段を同じ状態にすれば、外気温が
異なっても床面への放熱量を略一定にすることができ
る、使い勝手に優れた温水式暖房装置の提供。 【解決手段】 ガスバーナ１００により加熱される加熱
用熱交換器１１を有し屋外に設置される室外機１と、温
水配管１０１、１０２等により室外機１に接続される室
内機２と、室内の床に埋設される床暖房パネル３と、加
熱用熱交換器１１と循環ポンプ１２とを環状に接続した
第１温水回路５１と、開閉弁１３を途中に配した第２温
水回路５２と、第３温水回路５３とを有し、マット単独
運転の際、制御回路４００は、低温水サーミスタ４０２
で検出される温水の温度が所定温度（６５℃）になる様
にガスバーナ１００のインプットを所定時間毎に決定
（１６００〜３０００ｋｃａｌ／ｈ）するとともに、リ
モコン４により設定されたマット速数と、外気温度とに
基づいて開閉弁１３の開弁時間：閉弁時間を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水により床を温
める温水式暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】温水式床暖房システムは、通常、床暖房
パネルを床面下方に埋設し、加熱手段により加熱された
温水を配管を介して供給することにより暖房を行う。こ
の様な温水式床暖房システムでは、従来より、床暖房能
力を調整するため、床暖房パネルへ供給される温水の温
度が所定温度になる様に加熱手段の加熱量を制御すると
ともに、設定された床暖房量（使用者が能力設定手段に
より設定）に基づいて温水循環回路中に設けた制御弁を
操作し、床暖房パネルの放熱量を制御するものが知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】床暖房パネルは、床面
下方に埋設されているため、パネルが発散する熱は床面
以外にも放熱する。この為、外気温の違いにより床暖房
パネルから床面への放熱量が異なり、外気温が低い程、
床面への加熱量が小さくなる。

【０００４】従って、能力設定手段を同じ状態に設定し
ても、日によって床面の暖まり具合が異なり使い勝手が
悪いという課題を有する。尚、床面に温度センサを設
け、該温度センサで検出される床面温度が、能力設定手
段により設定される暖房能力に対応した床面温度となる
様に加熱源の加熱量を制御することも考えられるが、温
度センサの破損や信号線の断線等の不具合が生じるので
実用的では無い。

【０００５】本発明の目的は、能力設定手段を同じ状態
にすれば、外気温が異なっても床面への放熱量を略一定
にすることができる、使い勝手に優れた温水式暖房装置
の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を採用した。 （１）温水式床暖房システムは、加熱手段により加熱さ
れる熱交換器、循環ポンプ、制御弁、及び床に埋設した
床暖房パネルを環状に接続して形成した温水回路と、使
用者が床暖房量を設定するための能力設定手段と、前記
熱交換器の出口側の温水温度を検出する温水温検出手段
と、外気温度を検出する外気温検出手段と、前記温水温
度が所定温度になる様に前記加熱手段の加熱量を制御す
るとともに、設定された床暖房量と外気温度とに基づい
て前記制御弁を操作し、前記床暖房パネルの放熱量を制
御する制御手段とを有する。

【０００７】（２）温水式床暖房システムは、加熱手段
により加熱される熱交換器と循環ポンプとを環状に接続
した第１温水回路と、途中に制御弁を配設するとともに
床に埋設した床暖房パネルの温水入口側を前記循環ポン
プの流出側に接続し、温水出口側を前記循環ポンプの流
入側に接続した第２温水回路と、使用者が床暖房量を設
定するための能力設定手段と、前記循環ポンプの流出側
の温水温度を検出する温水温検出手段と、外気温度を検
出する外気温検出手段と、前記温水温度が所定温度にな
る様に前記加熱手段の加熱量を制御するとともに、設定
された床暖房量と外気温度とに基づいて前記制御弁を操
作し、前記床暖房パネルの放熱量を制御する制御手段と
を有する。

【０００８】（３）温水式床暖房システムは、上記(1)
又は(2) の構成を有し、前記制御弁は、閉弁により前記
温水回路又は前記第２温水回路を流れる温水の循環を停
止する開閉弁であり、前記制御手段は、設定された床暖
房量と検出された外気温度とに基づき、前記開閉弁の開
弁時間割合を変化させて前記床暖房パネルの放熱量を制
御する。

【０００９】

【作用及び発明の効果】

（請求項１、３の場合）加熱手段が熱交換器を加熱し、
加熱された温水は循環ポンプにより温水回路内を循環す
る。制御手段は、熱交換器の出口側の温水温度が所定温
度となる様に加熱手段の加熱量を制御する。制御手段
は、使用者が設定した床暖房量と、外気温検出手段によ
り検出された外気温度とに基づいて制御弁を操作し（又
は開閉弁の開弁時間割合を変化させて）、床暖房パネル
の放熱量を制御する。

【００１０】（請求項２、３の場合）加熱手段が熱交換
器を加熱し、加熱された温水は循環ポンプにより第１温
水回路内を循環する。制御手段は、熱交換器の流出側の
温水温度が所定温度となる様に加熱手段の加熱量を制御
する。又、循環ポンプ→循環ポンプの流出側→床暖房パ
ネルの温水入口→床暖房パネル→床暖房パネルの温水出
口→循環ポンプの流入側→循環ポンプと、回路内に制御
弁を配設した第２温水回路内を温水が循環する。制御手
段は、使用者が設定した床暖房量と、外気温検出手段に
より検出された外気温度とに基づいて制御弁を操作し
（又は開閉弁の開弁時間割合を変化させて）、床暖房パ
ネルの放熱量を制御する。

【００１１】上述した各作動により、外気温度の違いに
より、床暖房パネルから床面以外（例えば床下）への放
熱量が変化しても、床暖房パネルから床面への放熱量を
略一定にできる。つまり、能力設定手段により設定した
暖房能力が同じであれば、外気温度に拘わらず、床暖房
パネルから床面への放熱量を略一定にすることができ
る。

【００１２】この為、外気温が低くても高くても、床面
の暖まり具合が略同一であるので、能力設定手段の設定
が容易である（使い勝手が良い）。又、能力設定手段を
どの状態にすれは、床温度が適温になるかを使用者は感
覚的（経験的）に知ることができる（使い勝手が良
い）。

【００１３】尚、請求項３の構成では、開弁と閉弁とを
切り替える開閉弁を使用する。又、請求項１、２の構成
では、その他、開度を連続的に変化させることができる
タイプのものも使用できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例（請求項１〜３
に対応）を図１に基づいて説明する。図１は、温水暖房
式空調システムＡの構成図である。１はガスバーナ１０
０により加熱される加熱用熱交換器１１を有し屋外に設
置される室外機である。２は室内に配設される室内機で
あり、温水配管１０１、１０２、及び冷媒配管２４１、
２４２により室外機１と接続されている。３は放熱用温
水配管３１を有し、室内の床に埋設される床暖房パネル
である。４は赤外線式のリモコンである。

【００１５】５１は、加熱用熱交換器１１→温水配管５
１１→バイパス管５１０→循環ポンプ１２（一定回転
数）→温水配管５１２→加熱用熱交換器１１を環状に接
続した第１温水回路である。尚、この第１温水回路５１
と後述する第２温水回路５２とを合わせたものが、請求
項１の温水回路に相当する。

【００１６】５２は、開閉弁１３（制御弁）を途中に配
設した温水配管５２１を介して床暖房パネル３の温水入
口側３１１を循環ポンプ１２の流出側１２１に接続し、
プレッシャータンク１５（開閉弁１３の開閉に起因する
水圧変化の緩衝用）を途中に配設した温水配管５２２を
介して床暖房パネル３の温水出口側３１２を循環ポンプ
１２の流入側１２２に接続した第２温水回路である。
尚、第２温水回路５２中を流れる温水は第１温水回路５
１を流れる高温の温水が混入することにより昇温する。

【００１７】５３は暖房用熱交換器１６の温水入口側１
６１を流量可変弁１４を配設した温水配管１０１を介し
て温水配管５１１（循環ポンプ１２の流出側１２１）に
接続し、暖房用熱交換器１６の温水流出側１６２を温水
配管１０２を介して温水配管５２２の略中間位置に接続
した第３温水回路である。２０は冷凍サイクルである。
流量可変弁１４はニードルをステッピングモータで駆動
する構造である。

【００１８】冷凍サイクル２０は、冷媒（フロンガス）
を圧縮する圧縮機２１（インバータ制御される）→冷媒
配管２１１→放熱ファン２６を付設した凝縮器２２→冷
媒配管２２１→ストレーナ２３→キャピラリチューブ２
４→冷媒配管２４１→冷房用熱交換器２５→冷媒配管２
４２→圧縮機２１を環状に接続して構成される。循環
中、冷媒は凝縮器２２内で気相→液相の状態変化をして
熱の放出を行い、冷房用熱交換器２５で液相（霧状）の
状態変化をして熱の吸収を行う。

【００１９】室内機２には、暖房用熱交換器１６及び冷
房用熱交換器２５が設けられ、且つ、室内空気を吸い込
んで吹き出させる（温風又は冷風）為の対流ファン２０
０が設けられている。尚、室内空気は、冷房用熱交換器
２５→暖房用熱交換器１６→対流ファン２００の順に通
過する。

【００２０】制御回路４００には、各運転を行う為に以
下に示すセンサからの信号が入力される。高温水サーミ
スタ４０１（加熱用熱交換器１１の出口側に配設）、低
温水サーミスタ４０２（循環ポンプ１２の出口側に開閉
弁１３との間の温水配管５２１に配設）、凍結監視サー
ミスタ４０４（冷房用熱交換器２５に配設）、室温サー
ミスタ４０５及び湿度センサ４０６（冷房用熱交換器２
５の入口側に配設）、温風サーミスタ４０７（冷・温風
の吹き出し側に配設）、外気温サーミスタ４０８。

【００２１】以上の構成を有する温水暖房式空調システ
ムは、制御回路４００によって、室内機２のみによる
室内機単独暖房運転、床暖房パネル３のみによるマッ
ト単独暖房運転、床暖房パネル３と室内機２とによる
デュエット暖房運転、室内機２のみによるドライ運
転、床暖房パネル３と室内機２とによるデュエットド
ライ運転、及び室内機２による冷房運転を行うことが
できる。

【００２２】つぎに、マット単独暖房運転｛上記｝、
室内機単独暖房運転｛上記｝、及びデュエット暖房運
転｛上記｝について説明する。

【００２３】〔マット単独暖房運転〕マット単独暖房運
転は、上述した様に、床暖房パネル３のみにより室内を
暖房する運転形態である。リモコン４でマット単独運転
を指示するとともに、マット能力（１速〜７速）を設定
すると、制御回路４００は、循環ポンプ１２を作動状
態、流量可変弁１４を全閉状態、遮断弁１３を開弁状
態、ガスバーナ１００を燃焼状態にする。

【００２４】尚、リモコン４で設定されたマット能力
（１速〜７速）と、マット表面温度（目標値）との関係
は以下の通りである。 ７速→３６℃、４速→３１℃、１速→２６℃

【００２５】制御回路４００は、低温水サーミスタ４０
２で検出される温水の温度が所定温度（本実施例では６
５℃）となる様にガスバーナ１００のインプット（１６
００ｋｃａｌ／ｈ〜３０００ｋｃａｌ／ｈの八段階）を
所定時間毎に決定する。又、制御回路４００は、外気温
サーミスタ４０８が検出した外気温度及びリモコン４で
設定されたマット能力と、表１に示すデータテーブルと
を照合して、開閉弁１３の開弁（ＯＮ）時間：閉弁（Ｏ
ＦＦ）時間を決定する。尚、時間の単位は“分”であ
る。

【００２６】

【表１】

【００２７】温水暖房式空調システムＡは、マット単独
暖房運転において、制御手段は、リモコン４で設定され
るマット能力（１速〜７速）及び外気温サーミスタ４０
８により検出される外気温と、表１に示すデータテーブ
ルとを照合して、開閉弁１３の開弁（ＯＮ）時間：閉弁
（ＯＦＦ）時間を決定して床暖房パネル３の放熱量を制
御している。尚、ＯＮ／ＯＦＦ制御であるので制御プロ
グラムが簡単で済む。

【００２８】この構成により、外気温度の違いにより、
床暖房パネル３から床面以外の例えば床下への放熱量が
変化しても、床暖房パネル３から床面への放熱量を略一
定にできる。つまり、運転日や運転時間帯の違いにより
外気温度が異なっても、設定したマット能力（１速〜７
速）が同じであれば、床暖房パネル３から床面への放熱
量（マット表面温度）を略一定にすることができる。

【００２９】この為、外気温が低くても高くても、床面
の暖まり具合が略同一であるので、マット能力の設定が
容易であり、温水暖房式空調システムＡは使い勝手が良
い（マット単独暖房運転時）。又、マット能力を何速に
すれば、床温度が適温になるかを感覚的（経験的）に知
ることができ、温水暖房式空調システムＡは使い勝手が
良い。

【００３０】〔室内機単独暖房運転〕室内機単独暖房運
転は、上述した様に、室内機２のみにより室内を暖房す
る運転形態である。リモコン４で目標室温を設定すると
ともに、室内機単独暖房運転を指示すると、制御回路４
００は、循環ポンプ１２を作動状態、開閉弁１３を閉弁
状態、ガスバーナ１００を燃焼状態、流量可変弁１４を
全開にする。

【００３１】制御回路４００は、リモコン４で設定され
た目標室温と、室温サーミスタ４０５により検知される
検出室温とに基づき、目標湯温を決定（５８℃〜８５℃
の範囲）し、高温水サーミスタ４０１によって検知され
る湯温が目標湯温になるようにガスバーナ１００のイン
プット（１６００ｋｃａｌ／ｈ〜３０００ｋｃａｌ／ｈ
の八段階）を制御する。又、室内機２の対流ファン２０
０はガスバーナ１００のインプットに対応して八段階に
制御される。

【００３２】〔デュエット暖房運転〕デュエット暖房運
転は、上述した様に、床暖房パネル３及び室内機２によ
り室内を暖房する運転形態である。リモコン４で目標室
温及びマット能力（１速〜７速）を設定するとともに、
デュエット暖房運転を指示する。

【００３３】制御回路４００は、循環ポンプ１２を作動
状態、開閉弁１３を開弁状態、ガスバーナ１００を燃焼
状態にする。制御回路４００は、高温水サーミスタ４０
１によって検知される湯温が、デュエット暖房運転時の
目標湯温（８０℃）になるようにガスバーナ１００のイ
ンプット（１６００ｋｃａｌ／ｈ〜３０００ｋｃａｌ／
ｈの八段階）を制御する。又、室内機２の対流ファン２
００はガスバーナ１００のインプットに対応して八段階
に制御される。

【００３４】室内機２への温水制御としては、リモコン
４で設定した目標室温と、室温サーミスタ４０５により
検出される室温とに基づいて室内に放出する必要熱量Ｑ
を算出し、この必要熱量Ｑが室内機２の暖房用熱交換器
１６で放熱される様な温水流量Ｌが得られる様に流量可
変弁１４を制御する。

【００３５】尚、流量可変弁１４の開度を変化させて
も、以下の理由により床暖房パネル３（第２温水回路５
２）を流れる温水の流量は殆ど変化しない。例えば、暖
房用熱交換器１６への流量を減らすために流量可変弁１
４の開度を狭くすると、バイパス管５１０を流れる流量
が増加するので、床暖房パネル３への流量（暖房用熱交
換器１６を流れる流量＋バイパス管１７を流れる流量）
は殆ど変化しない。

【００３６】暖房用熱交換器１６での放熱量Ｑや暖房用
熱交換器１６を流れる温水流量Ｌは、以下の式で表され
る。尚、Ｔ_INは暖房用熱交換器１６へ導入する温水の温
度、Ｔ_out は暖房用熱交換器１６から流出する温水の温
度である。

【００３７】 Ｑ＝Ｌ×（Ｔ_IN−Ｔ_out ） ………式１ Ｌ＝Ｑ／（Ｔ_IN−Ｔ_out ） ………式２

【００３８】従って、放熱量Ｑを算出し、温度Ｔ_INと温
度Ｔ_out とを検出すれば式２に基づいて温水流量Ｌが算
出でき、この温水流量Ｌとなる様に制御回路４００が流
量可変弁１４を制御する。

【００３９】又、温水暖房式空調システムＡは、デュエ
ット暖房運転において、マット側の制御を以下の様に行
う。制御手段は、上述したマット単独暖房運転と同様
に、リモコン４で設定されるマット能力と、外気温サー
ミスタ４０８により検出される外気温とに基づき、表１
に示す、開弁（ＯＮ）時間：閉弁（ＯＦＦ）時間で開閉
弁１３を制御する。

【００４０】この様に、床暖房パネル３の放熱量及び室
内機２の放熱量を、夫々に供給する温水の供給量により
制御している為、デェエット暖房時に放熱量を個々に制
御することができる。

【００４１】尚、室温サーミスタ４０５により検知され
る室温が２０℃未満の場合には、以下に示す立ち上がり
補正制御を行う。 （立ち上がり補正制御）リモコン４で設定したマット能
力（１速〜７速）に関わらず、能力を７速にする。そし
て、２０分が経過する毎に、リモコン４で設定したマッ
ト速数になるまで１速ずつ速数を下げていき、立ち上が
りの改善を図る。

【００４２】上記の各運転において、ガスバーナ１００
の燃焼制御としては、運転開始とともに、燃焼ファン１
１０でプリパージを行った後に、所定のシーケンスで電
磁弁１０７、１０８、及び比例弁１０４を制御してガス
バーナ１００へ燃料を供給して点火電極１０５へ火花放
電を発生させる点火動作を行い、フレームロッド１０６
が着火を検知すると、燃焼ファン１１０及び比例弁１０
４を制御してガスバーナ１００のインプットを制御す
る。

【００４３】又、運転終了時には、ガスバーナ１００の
燃焼停止から２分が経過するまでは、循環ポンプ１２を
制御回路４００が作動状態にしている。これにより、加
熱用熱交換器１１の過熱を防止し、余熱が有効に利用で
きる。

【００４４】本発明は、上記実施例以外につぎの実施態
様を含む。 ａ．加熱手段には、ガスバーナ１００の替わりに他の加
熱源（例えば、電気ヒータ）を用いても良い（請求項１
〜３に対応）。 ｂ．上記実施例では、制御弁は開閉弁１３が、開度が可
変できる流量調整弁を用いても良い（請求項１、２に対
応）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る温水暖房式空調システ
ムの構成図である。

【符号の説明】

Ａ 温水暖房式空調システム（温水式床暖房システム） ３ 床暖房パネル ４ リモコン（能力設定手段） １１ 加熱用熱交換器（熱交換器） １２ 循環ポンプ １３ 開閉弁（制御弁） １５ プレッシャータンク ５１ 第１温水回路 ５２ 第２温水回路 １００ ガスバーナ（加熱手段） １２１ 流出側 １２２ 流入側 ３１１ 温水入口側 ３１２ 温水出口側 ４００ 制御手段 ４０１ 高温水サーミスタ（温水温検出手段） ４０２ 低温水サーミスタ（温水温検出手段） ４０８ 外気温サーミスタ（外気温検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段により加熱される熱交換器、循
   環ポンプ、制御弁、及び床に埋設した床暖房パネルを環
   状に接続して形成した温水回路と、 使用者が床暖房量を設定するための能力設定手段と、 前記熱交換器の出口側の温水温度を検出する温水温検出
   手段と、 外気温度を検出する外気温検出手段と、 前記温水温度が所定温度になる様に前記加熱手段の加熱
   量を制御するとともに、設定された床暖房量と外気温度
   とに基づいて前記制御弁を操作し、前記床暖房パネルの
   放熱量を制御する制御手段とを有する温水式床暖房シス
   テム。
2. 【請求項２】 加熱手段により加熱される熱交換器と循
   環ポンプとを環状に接続した第１温水回路と、 途中に制御弁を配設するとともに床に埋設した床暖房パ
   ネルの温水入口側を前記循環ポンプの流出側に接続し、
   温水出口側を前記循環ポンプの流入側に接続した第２温
   水回路と、 使用者が床暖房量を設定するための能力設定手段と、 前記循環ポンプの流出側の温水温度を検出する温水温検
   出手段と、 外気温度を検出する外気温検出手段と、 前記温水温度が所定温度になる様に前記加熱手段の加熱
   量を制御するとともに、設定された床暖房量と外気温度
   とに基づいて前記制御弁を操作し、前記床暖房パネルの
   放熱量を制御する制御手段とを有する温水式床暖房シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記制御弁は、閉弁により前記温水回路
   又は前記第２温水回路を流れる温水の循環を停止する開
   閉弁であり、 前記制御手段は、設定された床暖房量と検出された外気
   温度とに基づき、前記開閉弁の開弁時間割合を変化させ
   て前記床暖房パネルの放熱量を制御することを特徴とす
   る請求項１又は請求項２記載の温水式床暖房システム。